§4. слуховые ощущения

Слуховые ощущения -- это воздействие звуковых волн на слуховой рецептор, которые представляют собой разрежение воздуха.

Звуковые волны различаются между собой амплитудой, частотой и продолжительностью колебаний. Слуховые ощущения вызываются периодическим и непериодическим колебательными процессами, которые выражаются в музыкальных звуках и шумах.

Свойства звука:

1) громкость. Зависит от силы и амплитуды колебания звуковой волны;

2) высота. Отражает частоту колебаний звуковой волны. Ухо человека воспринимает не все звуки. Вне пределов слышимости остаются ультразвуки и инфразвуки;

3) тембр. Каждый звук характеризуется особым характером и окраской. Тембр показывает

акустический состав звука.

Бинауральный характер слуха -- способность слуха определять направление, откуда происходит звук. Различают фазовый (направление звука обусловлено разностью времен прихода одинаковых фаз звуковой волны к обоим ушам) и амплитудный (направление звука обусловлено разностью громкостей, получающихся в обоих ушах) бинауральный эффект.

Осязание -- это ощущение прикосновения и давления. Орган осязания человека -- движущаяся рука, это орган труда и познания действительности. Она дает нам знание свойств материального мира. Основные свойства материального мира (твердость, упругость, непроницаемость) познаются движущей рукой и передаются ощущениями. Кожные ощущения -- это специфическое человеческое чувство работающей и движущейся руки. При познании материального мира совершаются двигательные процессы, которые переходят в ощупывания, т.е. в действенное познание предметов. Компоненты осязания идут от рецепторов, которые расположены в мышцах, связках и суставных сумках. При движении происходит раздражение рецепторов напряжением. Однако ощущение не сводится только к ощущениям давления или прикосновения. Такие осязательные ощущения, как прикосновение, мышечно-суставное давление, в сочетании с кожной чувствительностью отражают свойства, посредством которых познаются предметы окружающего нас мира. Взаимодействие ощущений давления и температуры дает нам ощущение влажности, а сочетание влажности с проницаемостью позволяет различать твердые и жидкие тела. Взаимодействие движущейся руки с материальными телами позволяет определить вязкость, шероховатость, гладкость и маслянистость. Осязание функционирует параллельно со зрением и под его контролем. У слепых осязание выступает отдельно от зрения. Обучение слепых основывается на осязании и движущейся руке.

ОБОНЯТЕЛЬНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ

Вообще, ощущением называется простейший психический процесс отражения в коре головного мозга отдельных свойств предметов и явлений окружающего мира, которые воздействуют в данный момент на мозг человека через соответствующие органы чувств. Обонянием называется способность ощущать и различать пахучие вещества (например, запах пищи).

Обонятельные ощущения относятся к дискантным ощущениям, которые отражают запахи окружающих человека предметов. Органами обоняния являются обонятельные клетки, расположенные в верхней части носовой полости, а корковая часть обонятельного анализатора расположена в височной части. Раздражителями органа обоняния являются летучие вещества, которые обладают запахом. Это те вещества, которые могут проникать в обонятельную область как снаружи, т.е. через ноздри, так и из носоглотки. Следовательно, пахучие вещества в виде, например, пара, газа, тумана, пыли или дыма достигают рецепторов при вдыхании через нос или полость рта и распространяются через носоглотку в полость носа. В формировании обонятельного ощущения участвуют также рецепторы слизистой оболочки полости рта. К ним относятся тактильные, температурные, болевые рецепторы. Вещества, раздражающие только обонятельные рецепторы, называются ольфактивными, но существуют смешанные вещества, раздражающие также и другие рецепторы. Таким образом, обонятельный анализатор играет роль в определении свойств вещества, не только находящегося на том или ином расстоянии от человека, но и попавшего в рот человека.

Следует отметить, что обоняние у одного и того же человека может колебаться в достаточно широких пределах. При длительном контакте пахучих веществ со слизистой оболочкой наблюдается адаптация, т.е. понижение обонятельной чувствительности. Время адаптации у разных людей к различным запахам неодинаково. С повышением концентрации веществ оно уменьшается, поэтому люди, имеющие дело с сильно пахучими веществами, достаточно быстро привыкают к ним и престают их ощущать. Но полная адаптация к одному запаху не исключает чувствительности к другим.

У современного человека обонятельный анализатор развит хуже, чем у отдаленных его предков, так как у здорового человека ориентировочную функцию выполняют прежде всего зрение и слух. Но при поражении зрения и слуха обоняние наряду с оставшимися неповрежденными анализаторами приобретает особо важное значение. Например, слепоглухие пользуются обонянием, как зрячие пользуются зрением, т.е. определяют по запахам знакомые места и узнают знакомых людей.

Слух обеспечивает головной мозг богатством звуков, обилием информации, недоступной другим органам чувств. Слух собирает информацию, поступающую от всего, что окружает тело. Зрение, при всех его достоинствах, ограничено стимулами, находящимися перед глазами. Звуковые волны – ритмичные движения молекул воздуха создаются любым вибрирующим объектом: музыкальным инструментом, голосовыми связками и т.д. Другие среды – жидкости и твердые тела тоже могут передавать звук, но в вакууме звук не распространяется. Частота звуковых волн (количество волн в секунду) соответствует воспринимаемой высоте звука (повышенному или пониженному тону). Амплитуда звуковой волны соответствует количеству энергии, содержащемуся в ней, – ощущаемая громкость звука.

Ушная раковина действует подобно воронке, концентрирующей звуки. Попадая в ухо, звуковые волны наталкиваются на барабанную перепонку – тонкую мембрану внутри звукового прохода. Звуковые волны приводят барабанную перепонку в движение, она заставляет вибрировать слуховые косточки, соединяющие ее с улиткой – органом, образующим внутреннее ухо. Средне ухо заполнено вязкой жидкостью, а на его поверхности расположены нервные окончания – волосковые нервные клетки - именно они кодируют полученную информацию в нервный импульс и передают в мозг.

Для понимания механизма слуховых ощущений огромное значение имеет метод наблюдения клинического случая, а именно исследования расстройств слуха. Выделяют два вида глухоты. Глухота проводимости имеет место, когда ухудшена передача звуков от барабанной перепонки к внутреннему уху. Например, могут быть повреждены или обездвижены из-за болезни или травмы барабанные перепонки или слуховые косточки. Во многих случаях этот вид глухоты можно исправить при помощи слухового аппарата, который делает звуки более громкими и четкими. Нервная глухота является следствием повреждения волосковых клеток или слухового нерва. Слуховые аппараты в этом случае не помогают, т.к. сигналы блокируются и не достигают головного мозга. Особенно интересен такой вид нервной глухоты, как глухота раздражимости – имеет место, когда очень громкие звуки повреждают волосковые клетки в улитке. Как частный случай рассматривается охотничья глухота. Она возникает, если охотники не защищают органы слуха от звука выстрела. Слух сохраняется для всех звуков, кроме выстрела – он не воспринимается. Этот феномен позволил предположить, что за восприятие определенных звуков отвечают определенные рецепторы – волосковые нервные окончания.

Каждый из нас начинает жизнь примерно с 32000 волосковых клеток. Однако мы начинаем терять их уже в момент рождения. К 65 годам даже при бережном отношении к рецепторам слуха утрачивается почти 40% волосковых нервных окончаний. Если вы работаете в шумной обстановке или наслаждаетесь громкой музыкой, увлекаетесь мотоциклами и подобными развлечениями, вам может грозить глухота раздражимости (нервная). Волосковые клетки толщиной примерно с паутинку, они очень хрупкие и легко повреждаются. После их гибели их ничто не заменит. Угроза потери слуха зависит от громкости звука и от того, как долго он на вас воздействует. Ежедневное воздействие 85 децибелов и более может привести к хронической глухоте. Даже кратковременные воздействия звука громкостью 120 децибелов (рок-концерт) могут вызвать временное смещение порога (частичную обратимую потерю слуха). Кратковременное воздействие 150 дц. Реактивный самолет – может вызвать хроническую глухоту. Музыка и шум способны причинить вред, а танцы увеличивают этот риск, направляя кровяной поток от внутреннего уха к конечностям. Стереонаушники плеера также представляют опасность, достигая громкости примерно в 115 дц. Если вы слышите звук, идущий из наушников человека, находящегося радом, то скорее всего громкость причиняет необратимый вред ушам пользователя. Воздействие громких звуков, вызывающее шум в ушах, делает очень вероятным повреждение волосковых клеток. Если звуки, вызывающие это повреждение, будут повторяться, то вероятна хроническая тугоухость. Исследование людей, которые регулярно ходят на шумные концерты, показало, что 44% из них страдают от шума в ушах и у большинства отмечается частичная потеря слуха.

5.2.4. Ощущения обоняния и вкуса. Если вы не дегустатор, парфюмер или повар, то вы можете посчитать, что обоняние и вкус – второстепенные ощущения. Разумеется, человек может прожить без двух химических органов чувств, рецепторов, которые реагируют на молекулы химических веществ. Тем не менее, обоняние и вкус время от времени предотвращают отравления и делают нашу жизнь более приятной.

Рецепторы запаха реагируют главным образом на молекулы газообразных веществ. Когда воздух попадает к нам в нос, он проходит примерно поверх 5 миллионов нервных волокон, внедренных в покров носовых путей. Переносимые воздухом молекулы, проходя мимо оголенных нервных волокон, посылают нервные сигналы, которые направляются в головной мозг. Вопрос о том, как именно продуцируются определенные запахи, сегодня остается открытым. Одну из подсказок дает расстройство, называемое аносмией – обонятельная слепота. Аносмия позволяет предположить, что обонятельные волокна имеют рецепторы, чувствительные к специфическим запахам. Имеется по меньшей мере 100 видов рецепторов запаха. Каждый обонятельный рецептор чувствителен только к какой-то части структуры молекулы, посылая сигналы о выявлении определенных видов молекул, рецепторы дают возможность мозгу распознавать молекулярные отпечатки, указывающие на определенный запах. Эту теорию запаха называют теорией замка и ключа, т.к. можно предположить, что определенные обонятельные рецепторы воспринимают специфичные, только им предназначенные молекулы запаха по принципу мозаики. Запахи также частично идентифицируются местонахождением в носу рецепторов, активизирующих запах. И наконец, число активизированных рецепторов сообщает мозгу, насколько резок запах. Один широкомасштабный тест показал, что ощущать запахи неспособен один человек из 100. Люди с полной аносмией, как правило, обнаруживают, что обоняние далеко не второстепенное чувство. Если вы дорожите обонянием, то следите за тем, что вы вдыхаете. Опасность для обонятельных нервов представляют химические вещества, такие как аммиак, фотопроявители, средства для укладки волос, а также инфекции, аллергии и удары по голове, которые могут вызвать разрыв нервных волокон.

Существует по крайней мере четыре базовых ощущения вкуса: сладкого, соленого, кислого и горького. Мы наиболее чувствительны к горькому и кислому, менее к соленому, и в наименьшей степени к сладкому. Возможно этот порядок существует для предотвращения отравлений, поскольку горькие и кислые продукты бывают чаще всего несъедобными. Но, если существует 4 вкуса, то откуда такое богатство привкусов. Привкусы кажутся особенно разнообразными потому, что мы примешиваем к вкусу ощущения структуры материала, температуры, запаха и даже боли (обжигающий перец). Особенно влияет на вкус запах. Маленькие кусочки картофеля и яблок могут показаться совершенно одинаковыми на вкус, когда заложен нос. Рецепторы вкуса – вкусовые почки расположены главным образом на верхней стороне языка по его краям. Однако в небольшом количестве они находятся внутри ротовой полости. Когда растворенная пища попадает на вкусовые почки, она отправляет нервный импульс в головной мозг. Вкусовая чувствительность связана с тем, сколько вкусовых почек имеется на вашем языке, их может быть от 500 до 10 000. В последнем случае людям достаточно положить в кофе половину обычного количества сахара. Во многом подобно обонянию, сладкие и горькие вкусовые ощущения основываются на замково-ключевом соответствии между молекулами и имеющими замысловатую форму рецепторами.

5.2.5. Соместетические ощущения. Такие повседневные виды деятельности, как ходьба или бег, были бы невозможны без ощущений, идущих от тела, которые включают в себя кожные ощущения (прикосновение, давление, боль и температура), кинестетические ощущения (рецепторы в мышцах и суставах, определяющие положение движение тела) и вестибулярные ощущения (репторы внутреннего уха, отвечающие за равновесие, тяготение и ускорение).

Вестибулярная система известна, прежде всего, морской болезнью и другими разновидностями укачивания. Наполненные жидкостью мешочки вестибулярной системы (отолитовые органы) чувствительны к движению, ускорению и тяготению. Сильное гравитационное воздействие способно вызвать передвижение массы жидкости, которое в свою очередь сообщает раздражение волосковым рецепторным клеткам, позволяя ощущать силу тяготения. Вот почему инфекция внутреннего уха способна вызвать сильное головокружение. Наилучшим объяснением укачивания является теория сенсорного конфликта. Согласно ей, головокружение и тошнота имеют место, когда ощущения вестибулярной системы не соответствуют информации, получаемой от глаз и тела. На твердой поверхности информация, идущая от вестибулярной системы, органа зрения и кинестетической системы обычно совпадает, но в автомобиле, самолете, лодке эти сигналы могут иметь значительное расхождение. Многие яды также нарушают согласованность сведений вестибулярной системы и органов зрения и тела. Поэтому в процессе эволюции человечество научилось реагировать на сенсорный конфликт рвотными позывами, способствующими удалению яда.

Кожные рецепторы продуцируют по меньшей мере пять ощущений: легкого касания, давления, боли, холода и тепла. Рецепторы определенной формы специализируются на различных ощущениях, однако четкой специфики нет, так рецепторы температуры при очень сильном воздействии становятся рецепторами боли. В целом на поверхности тела находятся 200 тысяч нервных окончаний, реагирующих на температуру, 500 тысяч – на прикосновение и давление, 3 миллиона на боль. Количество рецепторов на каждом участке кожи различно. В среднем под коленом на кв. см. поверхности тела приходится около 232 болевых точек, на подушке большого пальца 60, на кончике носа –44. Фактически существует два вида боли – предаваемая большими нервными волокнами, она отличается резкостью, отчетливостью и быстродействием, ее передает предупреждающая система тела. И боль, передаваемая малыми нервными волокнами, – замедленная, ноющая, тупая, отличается широким распространением и очень неприятна – боль напоминающей системы. Она напоминает головному мозгу, что телу нанесено повреждение. Она вызывает сильную боль даже когда напоминание уже бесполезно – при неизлечимой форме рака, например.

Одной из важнейших характеристик сенсорных анализаторов является возможность адаптации. Чувствительность многих ощущений меняется на несколько порядков. Наименьшая степень адаптации свойственна боли, т.к. свидетельствует о нарушениях в организме, и быстрая адаптация к ней может грозить гибелью.

Особое значение слуха у человека связано с восприятием речи и музыки.
Слуховые ощущения являются отражением воздействующих на слуховой рецептор звуковых волн, которые порождаются звучащим телом и представляют собой переменное сгущение и разрежение воздуха.
Звуковые волны обладают, во-первых, различной амплитудой колебания. Под амплитудой колебания разумеют наибольшее отклонение звучащего тела от состояния равновесия или покоя. Чем больше амплитуда колебания, тем сильнее звук, и, наоборот, чем меньше амплитуда, тем звук слабее. Сила звука расстояния уха прямо пропорциональна квадрату амплитуды. Эта сила зависит также от от источника звука и от той среды, в которой распространяется звук. Для измерения силы звука существуют специальные приборы, дающие возможность измерять ее в единицах энергии.
Звуковые волны различаются, во-вторых, но частоте или продолжительности колебаний. Длина волны обратно пропорциональна числу колебаний и прямо пропорциональна периоду колебаний источника звука. Волны различного числа колебаний в 1 с или в период колебания дают звуки, различные по высоте: волны с колебаниями большой частоты (и малого периода колебаний) отражаются в виде высоких звуков, волны с колебаниями малой частоты (и большого периода колебаний) отражаются в виде низких звуков.
Звуковые волны, вызываемые звучащим телом, источником звука, различаются, в-третьих, формой колебаний, т.е. формой той периодической кривой, в которой абсциссы пропорциональны времени, а ординаты - удалениям колеблющейся точки от своего положения равновесия. Форма колебаний звуковой волны отражается в тембре звука - том специфическом качестве, которым звуки той же высоты и силы на различных инструментах (рояль, скрипка, флейта и т. д.) отличаются друг от друга.
Зависимость между формой колебания звуковой волны и тембром не однозначна. Если два тона имеют различный тембр, то можно определенно сказать, что они вызываются колебаниями различной формы, но не наоборот. Тоны могут иметь совершенно одинаковый тембр, и, однако, форма колебаний их при этом может быть различна. Другими словами, формы колебаний разнообразнее и многочисленнее, чем различаемые ухом тоны.
Слуховые ощущения могут вызываться как периодическими колебательными процессами, так и непериодическими с нерегулярно изменяющейся неустойчивой частотой и амплитудой колебаний. Первые отражаются в музыкальных звуках, вторые - в шумах.
Кривая музыкального звука может быть разложена чисто математическим
путем по методу Фурье на отдельные, наложенные друг на друга синусоиды. Любая звуковая кривая, будучи сложным колебанием, может быть представлена как результат большего или меньшего числа синусоидальных колебаний, имеющих число колебаний в секунду, возрастающее, как ряд целых чисел 1,2,3, 4. Наиболее низкий тон, соответствующий 1, называется основным. Он имеет тот же период, как и сложный звук. Остальные простые тоны, имеющие вдвое, втрое, вчетверо и т. д. более частые колебания, называются верхними гармоническими, или частичными (парциальными), или обертонами.
Все слышимые звуки разделяются на шумы и музыкальные звуки. Первые отражают непериодические колебания неустойчивой частоты и амплитуды, вторые - периодические колебания. Между музыкальными звуками и шумами нет, однако, резкой грани. Акустическая составная часть шума часто носит ярко выраженный музыкальный характер и содержит разнообразные тоны, которые легко улавливаются опытным ухом. Свист ветра, визг пилы, различные шипящие шумы с включенными в них высокими тонами резко отличаются от шумов гула и журчания, характеризующихся низкими тонами. Отсутствием резкой границы между тонами и шумами объясняется то, что многие композиторы прекрасно умеют изображать музыкальными звуками различные шумы (журчание ручья, жужжание прялки в романсах Ф. Шуберта, шум моря, лязг оружия у Н. А. Римского-Корсакова и т. д.).
В звуках человеческой речи также представлены как шумы, так и музыкальные звуки.
Основными свойствами всякого звука являются: 1) его громкость, 2) высота и 3) тембр.
1. Громкость. Громкость зависит от силы, или амплитуды, колебаний звуковой волны. Сила звука и громкость - понятия неравнозначные. Сила звука объективно характеризует физический процесс независимо от того, воспринимается он слушателем или нет; громкость - качество воспринимаемого звука. Если расположить громкости одного и того же звука в виде ряда, возрастающего в том же направлении, что и сила звука, и руководствоваться воспринимаемыми ухом ступенями прироста громкости (при непрерывном увеличении силы звука), то окажется, что громкость вырастает значительно медленнее силы звука.
Согласно закону Вебера-Фехнера, громкость некоторого звука будет пропорциональна логарифму отношения его силы J к силе того же самого звука на пороге слышимости Jо:
J
L = K log Jо
В этом равенстве К - коэффициент пропорциональности, а L выражает величину, характеризующую громкость звука, сила которого равна J; ее обычно называют уровнем звука.
Если коэффициент пропорциональности, являющийся величиной произвольной, принять равным единице, то уровень звука выразится в единицах, получивших название белов:
J
L = log J o Б
Практически оказалось более удобным пользоваться единицами, в 10 раз меньшими; эти единицы получили название децибелов. Коэффициент К при этом, очевидно, равняется 10. Таким образом:
J
L = log J o д Б
Минимальный прирост громкости, воспринимаемый человеческим ухом, равен примерно 1дБ. <...>
Известно, что закон Вебера-Фехнера теряет силу при слабых раздражениях; поэтому уровень громкости очень слабых звуков не дает количественного представления об их субъективной громкости.
Согласно новейшим работам, при определении разностного порога следует учитывать изменение высоты звуков. Для низких тонов громкость растет значительно быстрее, чем для высоких.
Количественное измерение громкости, непосредственно ощущаемой нашим слухом, не столь точно, как оценка на слух высоты тонов. Однако в музыке давно применяются динамические обозначения, служащие для практического определения величины громкости. Таковы обозначения: ррр (пиано-пианиссимо), рр (пианиссимо), р (пиано), тр (меццо-пиано), mf (меццо-форте), ff (фортиссимо), fff (форте-фортиссимо). Последовательные обозначения этой шкалы означают примерно удвоение громкости.
Человек может без всякой предварительной тренировки оценивать изменения громкости в некоторое (небольшое) число раз (в 2, 3, 4 раза). При этом удвоение громкости получается примерно как раз при прибавке около 20 дБ. Дальнейшая оценка увеличения громкости (более чем в 4 раза) уже не удается. Исследования, посвященные этому вопросу, дали результаты, резко расходящиеся с законом Вебера-Фехнера. Они показали также наличие значительных индивидуальных отличий при оценке удвоения громкостей.
При воздействии звука в слуховом аппарате происходят процессы адаптации, изменяющие его чувствительность. Однако в области слуховых ощущений адаптация очень невелика и обнаруживает значительные индивидуальные отклонения. Особенно сильно сказывается действие адаптации при внезапном изменении силы звука. Это так называемый эффект контраста.
Измерение громкости обычно производится в децибелах. С. Н. Ржевкин указывает, однако, что шкала децибелов не является удовлетворительной для количественной оценки натуральной громкости. Например, шум в поезде метро на полном ходу оценивается в 95 дБ, а тикание часов на расстоянии 0,5 м - в 30 дБ. Таким образом, по шкале децибелов отношение равно всего 3, в то время как для непосредственного ощущения первый шум почти неизмеримо больше второго. <...>
2. Высота. Высота звука отражает частоту колебаний звуковой волны. Далеко не все звуки воспринимаются нашим ухом. Как ультразвуки (звуки с большой частотой), так и инфразвуки (звуки с очень медленными колебаниями) остаются вне пределов нашей слышимости. Нижняя граница слуха у человека составляет примерно 15-19 колебаний; верхняя - приблизительно 20000, причем у отдельных людей чувствительность уха может давать различные индивидуальные отклонения. Обе границы изменчивы, верхняя в особенности в зависимости от возраста; у пожилых людей чувствительность к высоким тонам постепенно падает. У животных верхняя граница слуха значительно выше, чем у человека; у собаки она доходит до 38 000 Гц (колебаний в секунду).
При воздействии частот выше 15 000 Гц ухо становится гораздо менее чувствительным; теряется способность различать высоту тона. При 19 000 Гц предельно слышимыми оказываются лишь звуки, в миллион раз более интенсивные, чем при 14 000 Гц. При повышении интенсивности высоких звуков возникает ощущение неприятного щекотания в ухе (осязание звука), а затем чувство боли. Область слухового восприятия охватывает свыше 10 октав и ограничена сверху порогом осязания, снизу порогом слышимости. Внутри этой области лежат все воспринимаемые ухом звуки различной силы и высоты. Наименьшая сила требуется для восприятия звуков от 1000 до 3000 Гц. В этой области ухо является наиболее чувствительным. На повышенную чувствительность уха в области 2000-3000 Гц указывал еще Г. Л. Ф. Гельмгольц; он объяснял это обстоятельство собственным тоном барабанной перепонки.
Величина порога различения, или разностного порога, высоты (по данным Т. Пэра, В. Штрауба, Б. М. Теплова) в средних октавах у большинства людей находится в пределах от 6 до 40 центов (цент - сотая доля темперированного полутона). У высокоодаренных в музыкальном отношении детей, обследованных Л. В. Благонадежиной, пороги оказались равны 6-21 центам.
Существует собственно два порога различения высоты: 1) порог простого различения и 2) порог направления (В. Прейер и др.). Иногда при малых различениях высоты испытуемый замечает различие в высоте, не будучи, однако, в состоянии сказать, какой из двух звуков выше.
Высота звука, как она обычно воспринимается в шумах и звуках речи, включает два различных компонента - собственно высоту и тембровую характеристику.
В звуках сложного состава изменение высоты связано с изменением некоторых тембровых свойств. Объясняется это тем, что при увеличении частоты колебаний неизбежно уменьшается число частотных тонов, доступных нашему слуховому аппарату. В шумовом и речевом слышании эти два компонента высоты не дифференцируются. Вычленение высоты в собственном смысле слова из ее тембровых компонентов является характерным признаком музыкального слышания (Б. М. Теплов). Оно совершается в процессе исторического развития музыки как определенного вида человеческой деятельности.
Один вариант двухкомпонентной теории высоты развил Ф. Брентано, и вслед за ним, исходя из принципа октавного сходства звуков, Г. Ревеш различает качество и светлость звука. Под качеством звука он понимает такую особенность высоты звука, благодаря которой мы различаем звуки в пределах октавы. Под светлостью - такую особенность его высоты, которая отличает звуки одной октавы от звуков другой. Так, все «до» качественно тожественны, но по светлости отличны. Еще К. Штумпф подверг эту концепцию резкой критике. Конечно, октавное сходство существует (так же как и сходство квинтовое), но оно не определяет никакого компонента высоты.
М. Мак-Майер, К. Штумпф и особенно В. Келер дали другую трактовку двухкомпонентной теории высоты, различив в ней собственно высоту и тембровую характеристику высоты (светлость). Однако эти исследователи (так же как и Е. А. Мальцева) проводили различение двух компонентов высоты в чисто феноменальном плане: с одной и той же объективной характеристикой звуковой волны они соотносили два различных и отчасти даже разнородных свойства ощущения. Б. М. Теплов указал на объективную основу этого явления, заключающуюся в том, что с увеличением высоты изменяется число доступных уху частичных тонов. Поэтому различие тембровой окраски звуков различной высоты имеется в действительности лишь в сложных звуках; в простых тонах она представляет собой результат переноса.
В силу этой взаимосвязи собственно высоты и тембровой окраски не только различные инструменты отличаются по своему тембру друг от друга, но и различные по высоте звуки на том же самом инструменте отличаются друг от друга не только высотой, но и тембровой окраской. В этом сказывается взаимосвязь различных сторон звука - его звуковысотных и тембровых свойств.
3. Тембр. Под тембром понимают особый характер или окраску звука, зависящую от взаимоотношения его частичных тонов. Тембр отражает акустический состав сложного звука, т. е. число, порядок и относительную силу входящих в его состав частичных тонов (гармонических и негармонических).
По Гельмгольцу, тембр зависит от того, какие верхние гармонические тоны примешаны к основному, и от относительной силы каждого из них.
В наших слуховых ощущениях тембр сложного звука играет очень значительную роль. Частичные тоны (обертоны), или, по терминологии Н. А. Гарбузова, верхние натуральные призвуки, имеют большое значение также и в восприятии гармонии.
Тембр, как и гармония, отражает звук, который в акустическом своем составе является созвучием. Поскольку это созвучие воспринимается как единый звук без выделения в нем слухом акустически в него входящих частичных тонов, звуковой состав отражается в виде тембра звука. Поскольку же слух выделяет частичные тоны сложного звука, возникает восприятие гармонии. Реально в восприятии музыки имеет обычно место и одно и другое. Борьба и единство этих двух взаимопротиворечивых тенденций - анализировать звук как созвучие и воспринимать созвучие как единый звук специфической тембровой окраски - составляет существенную сторону всякого реального восприятия музыки.
Тембровая окраска приобретает особенное богатство благодаря так называемому вибрато (К. Сишор), придающему звуку человеческого голоса, скрипки и т. д. большую эмоциональную выразительность. Вибрато отражает периодические изменения (пульсации) высоты и интенсивности звука.
Вибрато играет значительную роль в музыке и пении; оно представлено и в речи, Особенно эмоциональной. Поскольку вибрато имеется у всех народов и у детей, особенно музыкальных, встречаясь у них независимо от обучения и упражнения, оно, очевидно, является физиологически обусловленным проявлением эмоционального напряжения, способом выражения чувства.
Вибрато в человеческом голосе как выражение эмоциональности существует, вероятно, с тех пор, как существует звуковая речь и люди пользуются звуками для выражения своих чувств. Вокальное вибрато возникает в результате периодичности сокращения парных мышц, наблюдающейся при нервной разрядке в деятельности различных мышц, не только вокальных. Напряжение и разрядка, выражающиеся в форме пульсирования, однородны с дрожанием, вызываемым эмоциональным напряжением.
Существует хорошее и дурное вибрато. Дурное вибрато такое, в котором имеется излишек напряжения или нарушение периодичности. Хорошее вибрато является периодической пульсацией, включающей определенную высоту, интенсивность и тембр и порождающей впечатление приятной гибкости, полноты, мягкости и богатства тона.
То обстоятельство, что вибрато, будучи обусловлено изменениями высоты и интенсивности звука, воспринимается как тембровая окраска, снова обнаруживает внутреннюю взаимосвязь различных сторон звука. При анализе высоты звука уже обнаружилось, что высота в ее традиционном понимании, т. е. та сторона звукового ощущения, которая определяется частотой колебаний, включав не только высоту, в собственном смысле слова, и тембровый компонент светлоты. Теперь обнаруживается, что в свою очередь в тембровой окраске - в вибрато - отражается высота, а также интенсивность звука. Различные музыкальные инструменты отличаются друг от друга тембровой характеристикой. <...>

Удовлетворительно объяснить феномен слуха оказалось необычайно сложной задачей. Человек, представивший теорию, объяснявшую бы восприятие высоты и громкости звука, почти наверняка гарантировал бы себе Нобелевскую премию.

Оригинальный текст (англ.)

Explaining hearing adequately has proven a singularly difficult task. One would almost ensure oneself a Nobel prize by presenting a theory explaining satisfactorily no more than the perception of pitch and loudness.

A. S. Reber, E. S. Reber

Слух - способность биологических организмов воспринимать звуки органами слуха ; специальная функция слухового аппарата , возбуждаемая звуковыми колебаниями окружающей среды, например, воздуха или воды . Одно из биологических дистантных ощущений , называемое также акустическим восприятием . Обеспечивается слуховой сенсорной системой .

Общие сведения [ | ]

Человек способен слышать звук в пределах от 16 Гц до 20 кГц при передаче колебаний по воздуху, и до 220 кГц при передаче звука по костям черепа. Эти волны имеют важное биологическое значение, например, звуковые волны в диапазоне 300-4000 Гц соответствуют человеческому голосу. Звуки выше 20 000 Гц имеют малое практическое значение, так как быстро тормозятся; колебания ниже 60 Гц воспринимаются благодаря вибрационному чувству. Диапазон частот, которые способен слышать человек, называется слуховым или звуковым диапазоном ; более высокие частоты называются ультразвуком , а более низкие - инфразвуком .

Физиология слуха [ | ]

В начале 2011 г. в совместной работе двух израильских институтов было показано, что в человеческом мозге выделены специализированные нейроны, позволяющие оценить высоту звука вплоть до 0,1 тона. Животные, кроме летучих мышей, таким приспособлением не обладают, и для разных видов точность ограничена от 1/2 до 1/3 октавы. [ ]

Теории физиологии слуха [ | ]

На сегодняшний день нет единой достоверной теории, объясняющей все аспекты восприятия звука человеком. Вот некоторые из них:

Поскольку достоверная теория слуха не разработана, на практике используются психоакустические модели, основанные на данных исследований, проводимых на различных людях [ ] .

Слуховые следы, слияние слуховых ощущений [ | ]

Опыт показывает, что ощущение, вызываемое коротким звуковым импульсом, длится ещё некоторое время после прекращения звучания. Поэтому два достаточно быстро следующих друг за другом звука дают одиночное слуховое ощущение, являющееся результатом их слияния. Как и при зрительном восприятии, когда отдельные изображения, сменяющие друг друга с частотой ≈ 16 кадров/сек и выше, сливаются в плавно текущее движение, синусоидальный чистый звук получается в результате слияния отдельных колебаний с частотой повторения равной нижнему порогу чувствительности слуха, то есть ≈ 16 Гц. Слияние слуховых ощущений имеет огромное значение для чёткости восприятия звуков и в вопросах консонанса и диссонанса , играющих огромную роль в музыке [ ] .

Проецирование наружу слуховых ощущений [ | ]

Как бы ни возникали слуховые ощущения, мы относим их обыкновенно во внешний мир, и поэтому причину возбуждения нашего слуха мы всегда ищем в колебаниях, получаемых извне с того или другого расстояния. Эта черта в сфере слуха выражена гораздо слабее, нежели в сфере зрительных ощущений, отличающихся своей объективностью и строгой пространственной локализацией и, вероятно, приобретается также путём долгого опыта и контроля других чувств. При слуховых ощущениях способность к, объективированию и пространственной локализации не может достигнуть столь высоких степеней, как при зрительных ощущениях. Виной этому такие особенности строения слухового аппарата, как, например, недостаток мышечных механизмов, лишающий его возможности точных пространственных определений. Известно то огромное значение, какое имеет мышечное чувство во всех пространственных определениях.

Суждения о расстоянии и направлении звуков [ | ]

Наши суждения о расстоянии, на котором издаются звуки, являются весьма неточными, в особенности если глаза человека закрыты и он не видит источника звуков и окружающие предметы, по которым можно судить об «акустике окружения» на основании жизненного опыта, либо акустика окружения нетипична: так, например, в акустической безэховой камере голос человека, находящегося всего в метре от слушающего, кажется последнему в разы и даже десятки раз более удалённым. Также знакомые звуки представляются нам тем более близкими, чем они громче, и наоборот. Опыт показывает, что мы менее ошибаемся в определении расстояния шумов, нежели музыкальных тонов. Способность суждения о направлении звуков у человека весьма ограничена: не имея подвижных и удобных для собирания звуков ушных раковин , он в случаях сомнений прибегает к движениям головы и ставит её в положение, при котором звуки различаются наилучшим образом, то есть звук локализируется человеком в том направлении, с которого он слышится сильнее и «яснее».

Известно три механизма, при помощи которых можно различить направление звука:

Возможность мозга воспринимать описанные различия в звуке, слышимым правым и левым ухом, привело к созданию технологии бинауральной записи .

Описанные механизмы не работают в воде: определение направления по разности громкостей и спектра невозможно, так как звук из воды проходит практически без потерь напрямую в голову, и значит в оба уха, из-за чего громкость и спектр звука в обоих ушах при любом расположении источника звука с высокой точностью одинаковы; определение направления источника звука по фазовому сдвигу невозможно, так как из-за гораздо более высокой в воде скорости звука длина волны возрастает в несколько раз, а значит, фазовый сдвиг многократно уменьшается.

Из описания приведённых механизмов понятна и причина невозможности определения расположения источников низкочастотного звука.

Исследование слуха [ | ]

Слух проверяют с помощью специального устройства или компьютерной программы под названием «аудиометр ».

Возможно определение ведущего уха с помощью специальных тестов. Например, в наушники подаются разные аудиосигналы (слова), а человек их фиксирует на бумаге. С какого уха больше правильно распознанных слов, то и ведущее [ ] .

Определяют и частотные характеристики слуха, что важно при постановке речи у слабослышащих детей.

Норма [ | ]

Восприятие частотного диапазона 16 Гц − 20 кГц с возрастом изменяется - высокие частоты перестают восприниматься. Уменьшение диапазона слышимых частот связано с изменениями во внутреннем ухе (улитке) и развитием с возрастом нейросенсорной тугоухости .

Порог слышимости [ | ]

Порог слышимости - минимальное звуковое давление, при котором звук данной частоты воспринимается ухом человека. Величину порога слышимости выражают в децибелах . За нулевой уровень принято звуковое давление 2⋅10 −5 Па на частоте 1 кГц. Порог слышимости у конкретного человека зависит от индивидуальных свойств, возраста, физиологического состояния.

Порог болевого ощущения [ | ]

Порог болевого ощущения слуховой - величина звукового давления, при котором в слуховом органе возникают боли (что связано, в частности, с достижением предела растяжимости барабанной перепонки). Превышение данного порога приводит к акустической травме. Болевое ощущение определяет границу динамического диапазона слышимости человека, который в среднем составляет 140 дБ для тонального сигнала и 120 дБ для шумов со сплошным спектром.

Причины ухудшения слуха [ | ]

Учеными было установлено, что громкие звуки повреждают слух. Например, музыка на концертах или шум станков на производстве. Такое нарушение выражается в том, что человек в шумной обстановке часто ощущает гул в ушах и не различает речь. Изучением этого феномена занимается Чарльз Либерман из Гарварда. Данное явление называют «скрытой потерей слуха».

Звук попадает в уши, усиливается и преобразуется в электрические сигналы посредством волосковых клеток . Потеря этих клеток вызывает ухудшение слуха. Она может быть связана с громким шумом, приемом определённых медикаментов или с возрастом. Данное изменение выявляет стандартный тест, аудиограмма. Однако, Либерман отмечает, что есть и иные причины потери слуха, не связанные с уничтожением волосковых клеток , так как многие люди с хорошими показателями аудиограммы жалуются на ухудшение слуха. Проведенные исследования показали, что потеря синапсов (связей между волосковыми клетками) более, чем на половину является той самой причиной ухудшения слуха, которая не отображается на аудиограмме. На данный момент ещё не изобретено такого лекарства, которое могло бы избавить от данной проблемы, поэтому ученые советуют избегать мест с повышенным уровнем шума.

Патология [ | ]

См. также [ | Если малыш не слышит (неопр.) . Журнал «Психология»(psychology.su) (16 августа 2009). Проверено 28 декабря 2012. Архивировано 31 декабря 2010 года.

Слуховые ощущения являются отражением воздействующих на слуховой рецептор звуковых волн, т.е. продольных колебаний частиц воздуха, распространяющихся во все стороны от колеблющегося тела, которое служит источником звука.

Все звуки, которые воспринимает человеческое ухо, могут быть разделены на две группы: музыкальные (звуки пения, звуки музыкальных инструментов и др.) и шумы (всевозможные скрипы, шорохи, стуки и т.д.). Строгой границы между этими группами звуков нет, так как музыкальные звуки содержат шумы, а шумы могут содержать элементы музыкальных звуков. Человеческая речь, как правило, одновременно содержит звуки обеих групп.

Основными качествами слуховых ощущений являются: а) громкость, б) высота, в) тембр, г) длительность, д) пространственное определение источника звука. Каждое из этих качеств слуховых ощущений отражает определенную сторону физической природы звука.

В ощущении громкости отражается амплитуда колебаний. Амплитудой колебаний является наибольшее отклонение звучащего тела от состояния равновесия или покоя. Чем больше амплитуда колебания, тем сильнее звук, и, наоборот, чем меньше амплитуда, тем звук слабее.

Сила звука и громкость — понятия неравнозначные. Сила звука объективно характеризует физический процесс независимо от того, воспринимается он слушателем или нет; громкость — качество воспринимаемого звука. Если расположить громкости одного и того же звука в виде ряда, возрастающего в том же направлении, что и сила звука, и руководствоваться воспринимаемыми ухом ступенями прироста громкости (при непрерывном увеличении силы звука), то окажется, что громкость вырастает значительно медленнее силы звука.

Для измерения силы звука существуют специальные приборы, дающие возможность измерять ее в единицах энергии. Единицами измерения громкости звука являются децибелы.

Громкость обычной человеческой речи на расстоянии 1 метра составляет 16-22 децибел, шум на улице (без трамвая) — до 30 децибел, шум в котельной — 87 децибел.

В ощущении высоты звука отражается частота колебаний звуковой волны (а, следовательно, и длины ее волны). Длина волны обратно пропорциональна числу колебаний и прямо пропорциональна периоду колебаний источника звука.

Высота звука измеряется в герцах, т.е. в количестве колебаний звуковой волны в секунду. Чем больше частота, тем более высоким кажется нам воспринимаемый сигнал. Человек способен воспринимать звуковые колебания, частота которых находится в пределах от 20-20 000 герц, причем у отдельных людей чувствительность уха может давать различные индивидуальные отклонения.

речевых и музыкальных звуков (по Р. Шошолю, 1966)

Верхняя граница слуха у детей — 22 000 герц. К старости эта граница понижается до 15 000 герц и ниже. Поэтому пожилые люди часто не слышат высоких звуков, например стрекотание кузнечиков.

У животных верхняя граница слуха значительно выше, чем у человека (у собаки она доходит до 38 000 Гц.) При повышении интенсивности высоких звуков возникает ощущение неприятного щекотания в ухе (осязание звука), а затем чувство боли.

В ощущении тембра звука отражается форма звуковой волны. В самом простом случае форма звукового колебания будет соответствовать синусоиде. Такие звуки получили название «простых». Их можно получить только с помощью специальных приборов. Близким и простому звуку является звучание камертона — прибора, используемого для настройки музыкальных инструментов. Окружающие нас звуки состоят из различных звуковых элементов, поэтому форма их звучания, как правило, не соответствует синусоиде. Но тем не менее музыкальные звуки возникают при звуковых колебаниях, имеющих форму строгой периодической последовательности, а у шумов — наоборот.

Таким образом, сочетание простых звуков в одном сложном придает своеобразие форме звукового колебания и определяет тембр звучания. Тембр звучания зависит от степени слияния звуков. Чем проще форма звукового колебания, тем приятнее звучание. Поэтому принято выделять приятное звучание — консонанс и неприятное звучание — диссонанс.

Тембром называется то специфическое качество, которое отличает друг от друга звуки одной и той же высоты и интенсивности, издаваемые разными источниками (рояль, скрипка, флейта). Очень часто о тембре говорят как об «окраске» звука.

Тембровая окраска приобретает особенное богатство благодаря так называемому вибрато (К.Сишор, 1935), придающему звуку человеческого голоса, скрипки большую эмоциональную выразительность. Вибрато отражает периодические изменения (пульсации) высоты, интенсивности и тембра звука. Вибрато специально изучалось К.Сишором с помощью фотоэлектрических снимков. По его данным, вибрато, будучи выражением чувства в голосе, не дифференцировано для различных чувств. Вибрато играет значительную роль в музыке и пении; оно представлено и в речи, особенно эмоциональной. Хорошее вибрато порождает впечатление приятной гибкости, полноты, мягкости и богатства.

Продолжительность действия звука и временные отношения между отдельными звуками отражаются в виде той или иной длительности слуховых ощущений.

Слуховое ощущение относит звук к его источнику, звучащему в определенной среде, т.е. определяет местоположение звука. В лаборатории Павлова было обнаружено, что после рассечения мозолистого тела собаки исчезает способность определения местоположения источника звука. Таким образом, пространственная локализация звука определяется парной работой больших полушарий.

Каждое слуховое ощущение представляет собой взаимосвязь между основными качествами слуха, которые отражают взаимосвязь акустических и временно-пространственных свойств предметов и среды распространения исходящих от них звуковых волн.